课程设计-乙醇—水连续精馏塔筛板塔的设计CJP

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1、广东石油化工学院学院化工原理课程设计题目乙醇—水连续精馏塔筛板塔的设计指导教师成绩评阅教师姓名CJP陈平平班级化工卓越14-1学号14014260112完成时间2017年1月11日化工原理课程设计任务书一、设计题目题目：乙醇—水连续精馏塔筛板塔的设计。工艺参数：原料含乙醇35％+0.05*学号后两位(质量分数，下同)塔顶产品中乙醇含量为：不小于70％，塔底残液中含乙醇为：不高于10％。该塔的生产能力为：质量流量=（10+0.1*学号后两位）吨/小时基本条件：顶压强为4kPa(表压)，单板压降≯0.7kPa，料

2、液以泡点状态进入塔内，塔底供热可间接加热（再沸器）和直接水蒸气加热。回流比：自选。二、设计内容：1、设计方案的确定及流程说：确定全套精馏装置的流程，并对操作条件和主要设备做简要说明。2、塔的工艺计算：物料衡算、理论板数、实际板数、热量衡算、精馏塔主要物性。3、塔和塔板的工艺尺寸设计：1）塔高、塔高及塔径的确定并圆整；2）塔板结构尺寸的确定；3）塔板的流体力学验算；绘出塔板的负荷性能图。4、辅助设备选型与计算：1）塔顶冷凝器的热负荷和冷却水用量；2）塔底再沸器的热负荷和水蒸汽用量；5、接管尺寸计算；6、绘制塔板

3、结构图（大号坐标纸）；7、设计结果概要或设计一览表；8、对本设计的评述或有关问题的分析讨论。　三、设计要求：1、设计完成后，设计说明书一份。设计说明书包括：封面、目录、设计任务书、设计计算书、设计结果汇总表、塔板的负荷性能图、塔板结构图、参考文献及设计自评表等。2、设计计算书主要包括：设计内容四、参考文献格式：作者题名书刊名出版地出版者出版日期参考章节五、参考书目:1、姚玉英.化工原理,上册,1版.天津:天津大学出版社,19992、柴诚敬.化工原理课程设计.1版.天津:天津大学出版社,19943、匡国柱.化工

4、单元过程及设备课程设计.1版.北京:化学工业出版社,20024、李功祥.常用化工单元设备设计.1版.广州:华南理工大学出版社,2003六、设计基础数据常压下乙醇—水系统t—x—y数据如表1—6所示。表1—6乙醇—水系统t—x—y数据沸点t/℃乙醇摩尔数/%沸点t/℃乙醇摩尔数/%液相气相液相气相99.90.0040.0538227.356.4499.80.040.5181.333.2458.7899.70.050.7780.642.0962.2299.50.121.5780.148.9264.7099.20.

5、232.9079.8552.6866.2899.00.313.72579.561.0270.2998.750.394.5179.265.6472.7197.650.798.7678.9568.9274.6995.81.6116.3478.7572.3676.9391.34.1629.9278.675.9979.2687.97.4139.1678.479.8281.8385.212.6447.4978.2783.8784.9183.7517.4151.6778.285.9786.4082.325.7555.74

6、78.1589.4189.41乙醇相对分子质量：46；水相对分子质量：1825℃时的乙醇和水的混合液的表面张力与乙醇浓度之间的关系为：式中σ——25℃时的乙醇和水的混合液的表面张力，N／m；x——乙醇质量分数，％。其他温度下的表面张力可利用下式求得(1-54)式中σ1——温度为T1时的表面张力；N／m；σ2——温度为T2时的表面张力；N／m；TC——混合物的临界温度，TC＝∑xiTci，K；xi——组分i的摩尔分数；TCi——组分i的临界温度，K。 板效率计算公式：ET=0.49*(αμl)-0.245设计计

7、算 1.设计方案的确定抄书2.塔的物料衡算2.1 料液及塔顶、塔底产品含乙醇摩尔分率XF===17.78%XD===77.88%XW===2.01%2.2 平均摩尔质量 MF=17.78%×46+82.12%×18=22.98kg/kmolMD=77.88%×46+22.11%×18=39.80kg/kmolMW=2.01%×46+97.99%×18=18.56kg/kmol2.3 物料衡算 生产能力质量流量=11.2吨/h总物料衡算   F=D+W 易挥发组分物料衡算F×XF = D×XD + W×XW ´

8、= 联立总物料衡算和易挥发组分物料衡算解得： F=(11.2×103kg/h)/22.98mol/kg=487.38kmol/hW=357.24kmol/h D=114.82kmol/h 3塔板数的确定 3.1 理论塔板数NT的求取3.1.1求最小回流比Rmin及操作回流比R。乙醇—水体系的y-x平衡曲线有下凹部分，自a（XD，YD）作平衡线的切线切于其下凹部分，并延长与y轴相交，截距0.42，解得